(57)【要約】【課題】高放射線及び高温環境下においても充分使用可能な耐放射線性及び耐温度性（耐高温性）を有しながらも、重量の増加を抑制して軽量化が図られた燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置を提供する。【解決手段】燃料集合体の外観検査に用いられる燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置であって、固体撮像素子を備えたテレビカメラと、テレビカメラを収納する断熱水密構造のカメラケースと、カメラケースの燃料集合体に対向する外面全面に装着されて、カメラケース内への放射線の侵入を遮蔽する外部遮蔽体と、カメラケース内に配置されて外部遮蔽体を透過してきた放射線から放射線の影響を受けやすい部分を保護する内部遮蔽体とを備えている燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料集合体の外観検査に用いられる燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置であって、
固体撮像素子を備えたテレビカメラと、
前記テレビカメラを収納する断熱水密構造のカメラケースと、
前記カメラケースの燃料集合体に対向する外面全面に装着されて、前記カメラケース内への放射線の侵入を遮蔽する外部遮蔽体と、
前記カメラケース内に配置されて、前記外部遮蔽体を透過してきた放射線から、放射線の影響を受けやすい部分を保護する内部遮蔽体と
を備えていることを特徴とする燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置。
【請求項２】
前記外部遮蔽体が鉛により形成され、前記内部遮蔽体が銅により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置。
【請求項３】
前記カメラケース内に、ペルチェ素子による内部空気冷却システムが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置。
【請求項４】
前記テレビカメラが、デジタルハイビジョンカメラであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料集合体の外観検査に用いられる燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所の燃料貯蔵ピット等の水中設備においては、燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置（以下、単に「水中テレビカメラ装置」ともいう）を設置して水中での燃料集合体の外観検査が行われている。
【０００３】
そして、この燃料集合体の外観検査は、燃料集合体を２体並べた状態で、水中テレビカメラ装置の約１．２ｍ近くまで燃料集合体を移動させて行われるため、水中テレビカメラ装置は、高放射線（約２８Ｇｙ／ｈ）及び高温（３０〜５５℃）環境下に置かれることになる。
【０００４】
このため、燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置には、従来、高放射線及び高温環境下においても充分使用可能な耐放射線性及び耐温度性を有する高解像度撮像管を備えたテレビカメラが用いられていた。しかし、最近、高解像度撮像管の製造が中止され入手困難となったことから、３ＣＣＤカメラ等、固体撮像素子を用いたカメラの使用が検討されている。
【０００５】
しかし、固体撮像素子は、高解像度撮像管と異なり耐放射線性に劣るため、放射線の遮蔽手段を設けなければ、放射線ノイズによる映像の乱れが発生したり、放射線による損傷でカメラ寿命が極端に短くなるなどの問題が生じる恐れがある。また、固体撮像素子は、高解像度撮像管に比べ、耐温度性に劣り、４０℃以下の環境温度でしか使用することができないという問題もある。
【０００６】
このため、固体撮像素子を備えたテレビカメラの使用に際しては、断熱構造のカメラケースに内蔵すると共に、機材の保護のために遮蔽手段を設ける必要があり、特に、遮蔽手段についての様々な提案がなされている（例えば、特許文献１〜４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−３１１１９３号公報
【特許文献２】特開２００５−６１８９５号公報
【特許文献３】特開２００８−７６３７０号公報
【特許文献４】特開２０１０−１７５８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、放射線を遮蔽するために、水中テレビカメラ装置を鉛や銅などの遮蔽体で遮蔽した場合には、従来の水中テレビカメラ装置に比べて大幅に重量が増加する。
【０００９】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、固体撮像素子を備えた燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置として、高放射線及び高温環境下においても充分使用可能な耐放射線性及び耐温度性（耐高温性）を有しながらも、重量の増加を抑制して軽量化が図られた燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、以下の各請求項に示す発明により、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、各請求項毎に説明する。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、
燃料集合体の外観検査に用いられる燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置であって、
固体撮像素子を備えたテレビカメラと、
前記テレビカメラを収納する断熱水密構造のカメラケースと、
前記カメラケースの燃料集合体に対向する外面全面に装着されて、前記カメラケース内への放射線の侵入を遮蔽する外部遮蔽体と、
前記カメラケース内に配置されて、前記外部遮蔽体を透過してきた放射線から、放射線の影響を受けやすい部分を保護する内部遮蔽体と
を備えていることを特徴とする燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置である。
【００１２】
本発明者は、上記課題の解決について鋭意検討する中で、固体撮像素子カメラを備えた水中テレビカメラ装置の構成に着目した。即ち、固体撮像素子カメラを備えた装置には、レンズなど比較的放射線の影響を受けにくい部分と、固体撮像素子部など放射線の影響を受けやすい部分とがあることに着目し、水中テレビカメラ装置全体に対して一律に遮蔽体を設けるのではなく、各部分において要求される耐放射線性に応じて遮蔽体の大きさや厚みを調節することによって充分な耐放射線性を有しながら、軽量化を図ることができると考えた。
【００１３】
そして、この考えに基づき、カメラケースの燃料集合体に対向する外面全面に比較的放射線の影響を受けにくいレンズ等を放射線から保護することができる程度の厚さの外部遮蔽体を装着すると共に、放射線の影響を受けやすい固体撮像素子を備えたテレビカメラ等に、外部遮蔽体を透過してきた放射線から保護することができる内部遮蔽体を設けたところ、充分な耐放射線性を有しながらも、軽量化できることが確認でき、本請求項に係る発明を完成するに至った。
【００１４】
即ち、遮蔽体を外部遮蔽体および内部遮蔽体からなる二重構造としており、比較的放射線の影響を受けにくい部分を保護するために比較的薄い外部遮蔽体を設け、その上で放射線の影響を受けやすい部分を保護するためにその部分だけに内部遮蔽体を設けることにより、放射線を充分に遮蔽しながらも重量の増加を抑制して軽量化を図ることができる。
【００１５】
また、本請求項の発明においては、カメラケースとして、断熱水密構造のカメラケースを用いているため、高温環境下におけるカメラケース内の温度上昇を抑制することができ、燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置として好ましく使用することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、
前記外部遮蔽体が鉛により形成され、前記内部遮蔽体が銅により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置である。
【００１７】
より放射線遮蔽性に優れた鉛を外部遮蔽体に用い、内部遮蔽体として鉛よりも放射線遮蔽性は劣り、高価であるものの加工し易い銅を用いることにより、遮蔽対象の形状に合わせて容易に形成することができ好ましい。また、鉛以外の金属の中では銅は、入手しやすく最も遮蔽性能が高い。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、
前記カメラケース内に、ペルチェ素子による内部空気冷却システムが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置である。
【００１９】
本請求項の発明においては、断熱水密構造のカメラケースに加えて、カメラケース内に内部空気冷却システムが設けられているため、高温環境下におけるカメラケース内の温度上昇をより抑制することができる。
【００２０】
そして、内部空気冷却システムにおいてペルチェ素子を使用しているため、高温環境下におけるカメラケース内の温度上昇を一層効果的に抑制して、高温環境下におけるカメラケース内の温度を安定させることにより、固体撮像素子を備えたテレビカメラの許容温度（４０℃）以下に安定的に保持することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、
前記テレビカメラが、デジタルハイビジョンカメラであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置である。
【００２２】
従来の高解像度撮像管を備えたカメラは、信号形態がＮＴＳＣであり、水平：垂直画面比が４：３であるため、燃料集合体の外観検査に必要な水平方向の解像度を得るためには、２台のカメラを並べて使用する必要がある。
【００２３】
また、固体撮像素子を備えたカメラを代表する３ＣＣＤカメラも同様に、水平：垂直画面比が４：３であるため、燃料集合体の外観検査に必要な水平方向の解像度を得るためには、２台のカメラを並べて使用する必要がある。
【００２４】
これに対して、本請求項の発明に係るデジタルハイビジョンカメラの場合には、水平：垂直画面比が１６：９であり、１台で燃料集合体の外観検査を充分に行うことができる水平視野範囲を有している。そして、デジタルハイビジョンカメラの水平解像度は７５０ＴＶ本であり、燃料集合体の検査に要求される７００ＴＶ本を超えている。
【００２５】
このため、デジタルハイビジョンカメラを燃料集合体の外観検査に用いた場合、１台のカメラで検査を行うことができ、効率的な検査を行うことができる。
【００２６】
そして、水中テレビカメラ装置を作製する際、１台のデジタルハイビジョンカメラでよいため、カメラケースのサイズをコンパクト化することができ、外部遮蔽体や内部遮蔽体の使用量を一層低減することができる。
【００２７】
このように、本発明に係る水中テレビカメラ装置にデジタルハイビジョンカメラを使用することにより、効率化と軽量化を兼ね備えた燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、固体撮像素子を備えた燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置として、高放射線及び高温環境下においても充分使用可能な耐放射線性及び耐温度性（耐高温性）を有しながらも、重量の増加を抑制して軽量化が図られた燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の燃料集合体検査用水中テレビカメラ装置の実施形態を模式的に示す図である。
【図２】テレビカメラの水平視野範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、実施の形態に基づき、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。
【００３１】
図１は、本実施の形態の水中テレビカメラ装置を模式的に示す図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施の形態の水中テレビカメラ装置１は、固定撮像素子（図示省略）を備えたデジタルハイビジョンカメラを使用したテレビカメラ２と、レンズ７と、テレビカメラ２およびレンズ７が内蔵された断熱水密構造のカメラケース３と、燃料集合体からの放射線を遮蔽するための外部遮蔽体４および内部遮蔽体５と、カメラケース３の内部空気を冷却するための内部空気冷却システム６とを備えている。
【００３３】
外部遮蔽体４は、遮蔽材料として鉛が使用され、カメラケース３の燃料集合体に対向する外面全面に設置されている。
【００３４】
このとき、外部遮蔽体４の厚みは、レンズ２など比較的放射線の影響を受けにくい部分を保護できる程度の厚みに設定されている。これにより、過剰な遮蔽材料の使用を抑制して、重量の増加が抑えられている。
【００３５】
内部遮蔽体５は、外部遮蔽体４を透過した放射線から固体撮像素子など放射線の影響を受け易い部分を保護するために設けられている。本実施の形態においては加工が容易で、入手し易い金属の中で最も比重の大きな銅が使用され、レンズを除く固体撮像素子が設けられたカメラ本体２ａの形状に合わせて、外部遮蔽体４に較べてはるかに小さい面積部分に設けられている。このため、内部遮蔽体５は、充分な軽量化が図られている。
【００３６】
このように遮蔽体を外部遮蔽体４および内部遮蔽体５からなる二重構造としており、外部遮蔽体４は比較的放射線の影響を受けにくい部分だけを保護するものであるために、厚みを薄くすることができ、また、内部遮蔽体５は放射線の影響を受けやすい部分にのみ配置されているため、放射線を充分に遮蔽しながらも重量の増加を抑制して軽量化を図ることができている。
【００３７】
また、内部空気冷却システム６は、図１に示すように、カメラケース３の燃料集合体とは反対側に設置されており、ペルチェ素子６ｃと、ペルチェ素子６ｃに接触するようにカメラケース３の内側に取り付けられた内部吸熱フィン６ｂと、ペルチェ素子６ｃに接触するようにカメラケース３の外側に取り付けられた外部放熱フィン６ａと、カメラケース３の内側に設けられた内部循環ファン６ｄとを備えている。そして、冷却された内部空気を内部循環ファン６ｄにより循環させ、内部吸熱フィン６ｂ、ペルチェ素子６ｃおよび外部放熱フィン６ａを通じて放熱させることにより、高温環境下における温度上昇を効果的に抑制して固体撮像素子を保護している。
【００３８】
このように、カメラケース３を断熱構造にすることに加えて、内部空気冷却システム６を設けることにより、カメラケース３の内部において燃料集合体により加熱された内部空気を冷却することができるため、テレビカメラ２に使用されている固体撮像素子の温度上昇による劣化を充分に防ぐことができる。
【００３９】
図２は、カメラの水平視野範囲を示す図であって、（ａ）は固体撮像素子を備えたデジタルハイビジョンカメラの水平視野範囲を示す図であり、（ｂ）は高解像度撮像管（ＮＴＳＣ）を備えた従来のカメラの水平視野範囲を示す図であり、（ｃ）は固体撮像素子を備えたデジタルハイビジョンカメラと、高解像度撮像管を備えた従来のカメラの水平視野範囲を比較した図である。
【００４０】
図２（ａ）に示すように、デジタルハイビジョンカメラは、水平：垂直画面比が１６：９で、水平視野範囲が広く、具体的には水平視野範囲は２５０ｍｍであり、燃料集合体の検査に要求される水平視野範囲（２１４ｍｍ）を超えている。
【００４１】
また、水平解像度は７５０ＴＶ本であり、燃料集合体の検査に要求される７００ＴＶ本を超えている。
【００４２】
このため、デジタルハイビジョンカメラを燃料集合体の検査に用いた場合、１台のカメラで検査を行うことができる。
【００４３】
これに対して、図２（ｂ）に示すように、従来の高解像度撮像管を備えたテレビカメラは、水平：垂直画面比が４：３であり、水平視野範囲は１４０ｍｍである。
【００４４】
このため、燃料集合体の検査においては、１台のカメラでは、燃料集合体の検査に必要な２１４ｍｍの水平視野範囲を撮像することができず、２台のカメラを用い、中心部を重複させることにより、２１４ｍｍの水平視野範囲を撮像して検査していた。
【００４５】
このように、デジタルハイビジョンカメラは、１台で燃料集合体の検査を行うことができるため、内部遮蔽体の遮蔽材料の使用量を低減することができる。また、カメラを収納するカメラケースも小型化することができるため、外部遮蔽体の遮蔽材料の使用量も低減することができる。この結果、より軽量化された水中テレビカメラ装置を提供することができる。
【００４６】
さらに、デジタルハイビジョンカメラは、垂直視野範囲も１４０．６ｍｍと高解像度撮像管の１０５ｍｍに較べて大きいため、燃料集合体全体を検査する時間をさらに低減することができ好ましい。
【実施例】
【００４７】
１．軽量化と遮蔽効果
厚さ１０４ｍｍの鉛製の外部遮蔽体と厚さ３０ｍｍの銅製の内部遮蔽体とを用いて上記の実施の形態と同じ構成の水中テレビカメラ装置を作製して、軽量化の程度および遮蔽効果を確認したところ、厚さ１３０ｍｍの鉛製の外部遮蔽体だけで遮蔽した従来の水中テレビカメラ装置と較べて遮蔽材料の重量を２割軽量化することができ、しかも遮蔽効果も充分であった。
【００４８】
２．冷却効果
上記と同じ構成であって、カメラケースの体積が２７，５３５ｃｍ３である水中テレビカメラ装置に、冷却能力が１３２Ｗ×２基の内部空気冷却システムを装着して冷却効果を確認したところ、外部環境の水中温度が最高温度の５５℃の場合であっても、カメラ環境温度を固体撮像素子の使用条件である４０℃以下に抑えることができた。
【００４９】
３．デジタルハイビジョンカメラの使用
デジタルハイビジョンカメラを備えた水中テレビカメラ装置を用いて、燃料集合体の外観検査を行ったところ、上記した通り、１台のデジタルハイビジョンカメラで２１４ｍｍの水平視野範囲を確保でき、水平解像度が７５０ＴＶ本の鮮明な画像を得ることができた。このためカメラケースも小型化することができ、外部遮蔽体および内部遮蔽体の遮蔽材料の使用量を低減できることにより、より軽量化された水中テレビカメラ装置を用いて燃料集合体を検査できることが確認できた。
【００５０】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１        水中テレビカメラ装置
２        テレビカメラ
２ａ      カメラ本体
３        カメラケース
４        外部遮蔽体
５        内部遮蔽体
６        内部空気冷却システム
６ａ      外部放熱フィン
６ｂ      内部吸熱フィン
６ｃ      ペルチェ素子
６ｄ      内部循環ファン
７        レンズ
【図１】
2013117425.tif 000003
【図２】
2013117425.tif 000004